Липаза

Класс ферментов, расщепляющих жиры путем гидролиза.

Компьютерное изображение типа липазы поджелудочной железы (PLRP2) морской свинки. PDB : 1GPL .

В биохимии липаза ( / ˈl aɪ p eɪ s , ˈl aɪ p eɪ z / LY - payss , LY -payz ) относится к классу ферментов , катализирующих гидролиз жиров . Некоторые липазы обладают широким спектром субстратов, включая эфиры холестерина , фосфолипиды и жирорастворимые витамины ^{[1] [2} ] и сфингомиелиназы ; ^[3] однако их обычно рассматривают отдельно от «обычных» липаз. В отличие от эстераз , которые функционируют в воде, липазы «активируются только при адсорбции на границе раздела масло-вода». ^[4] Липазы играют важную роль в пищеварении , транспортировке и переработке пищевых липидов у большинства, если не у всех организмов .

Структура и каталитический механизм

Классически липазы катализируют гидролиз триглицеридов:

$${\displaystyle {\begin{aligned}{\text{triglyceride}}+{\ce {H2O}}&\longrightarrow {\text{fatty acid}}+{\text{diacylglycerol}}\\[4pt]{\text{diacylglycerol}}+{\ce {H2O}}&\longrightarrow {\text{fatty acid}}+{\text{monacylglycerol}}\\[4pt]{\text{monacylglycerol}}+{\ce {H2O}}&\longrightarrow {\text{fatty acid}}+{\text{glycerol}}\end{aligned}}}$$

Липазы представляют собой серингидролазы , т.е. они действуют путем переэтерификации, образуя промежуточный ацилсерин. Большинство липаз действуют в определенном положении на глицериновом остове липидного субстрата (А1, А2 или А3). Например, липаза поджелудочной железы человека (HPL) ^[5] превращает триглицеридные субстраты, содержащиеся в потребляемых маслах, в моноглицериды и две жирные кислоты .

В природе встречается разнообразный набор генетически различных ферментов липазы, которые представляют собой несколько типов белковых складок и каталитических механизмов. Однако большинство из них построены на альфа/бета-гидролазной складке ^{[6] [7] [8] [9]} и используют химотрипсиноподобный механизм гидролиза с использованием каталитической триады, состоящей из серинового нуклеофила , гистидинового основания и кислотного остатка . обычно аспарагиновая кислота . ^{[10] [11]}

Физиологическое распределение

Липазы участвуют в разнообразных биологических процессах, которые варьируются от обычного метаболизма пищевых триглицеридов до передачи сигналов клеткам ^[12] и воспаления . ^[13] Таким образом, некоторые активности липазы ограничены определенными отсеками внутри клеток , тогда как другие действуют во внеклеточных пространствах.

• В примере с лизосомальной липазой фермент заключен в органелле, называемой лизосомой .
• Другие ферменты липазы, такие как липазы поджелудочной железы , секретируются во внеклеточные пространства, где они служат для переработки пищевых липидов в более простые формы, которые легче усваиваются и транспортируются по организму.
• Грибы и бактерии могут секретировать липазы для облегчения поглощения питательных веществ из внешней среды (или, как в случае с патогенными микробами, для содействия инвазии нового хозяина).
• Некоторые осы и пчелиные яды содержат фосфолипазы , которые усиливают последствия травм и воспалений, вызванных укусом.
• Поскольку биологические мембраны являются неотъемлемой частью живых клеток и в основном состоят из фосфолипидов , липазы играют важную роль в клеточной биологии .
• Malassezia globosa , гриб, который считается причиной перхоти у человека , использует липазу для расщепления кожного сала на олеиновую кислоту и увеличения выработки клеток кожи, вызывая перхоть. ^[14]

Гены , кодирующие липазы, присутствуют даже в некоторых вирусах . ^{[15] [16]}

Некоторые липазы экспрессируются и секретируются патогенными организмами во время инфекции . В частности, Candida albicans содержит множество липаз, что, возможно, отражает широкую липолитическую активность, что может способствовать персистенции и вирулентности C. albicans в тканях человека. ^[17]

Человеческие липазы

Другие липазы включают LIPH , LIPI , LIPJ , LIPK , LIPM , LIPN , MGLL , DAGLA , DAGLB и CEL .

Использование

В коммерческой сфере липазы широко используются в стиральных порошках. Для этой роли производится несколько тысяч тонн в год. ^[4]

Липазы являются катализаторами гидролиза сложных эфиров и полезны вне клетки, что свидетельствует об их широком спектре субстратов и прочности. Активность липаз по гидролизу сложных эфиров хорошо оценена при превращении триглицеридов в биотопливо или их предшественники. ^{[24] [25] [26] [27]}

Липазы являются хиральными, что означает, что их можно использовать для энантиоселективного гидролиза прохиральных диэфиров. ^[28] Сообщалось о нескольких процедурах для применения в синтезе тонких химикатов. ^{[29] [30] [31]}

^{Липазы, как правило, получают из животного происхождения, но их} также можно получать ^{микробным путем} .

Биомедицина

Анализы крови на липазу могут использоваться для исследования и диагностики острого панкреатита и других заболеваний поджелудочной железы. ^[32] Измеренные значения сывороточной липазы могут варьироваться в зависимости от метода анализа. ^{[ нужна цитата ]}

Липаза помогает расщеплять жиры у тех, кто проходит заместительную терапию ферментами поджелудочной железы (PERT). Это компонент Соллпуры (Липротамазы) . ^{[33] [34]}

Смотрите также

• Альфа-токсин
• Патология
• Дефицит лизосомальной кислой липазы
• Белки периферической мембраны
• Фосфолипаза А
• Фосфолипаза С
• Триглицеридлипаза
• Фосфолипаза А2
• Фосфолипаза А1 внешней мембраны
• Пататин-подобная фосфолипаза

Рекомендации

1. Ломбардо, Доминик (2001). «Зависимая от солей желчных кислот липаза: ее патофизиологические последствия». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1533 (1): 1–28. дои : 10.1016/S1388-1981(01)00130-5. ПМИД  11514232.
2. Диас, БЛ; JP Арм. (2003). «Фосфолипаза А(2)». Простагландины Leukot Essent жирные кислоты . 69 (2–3): 87–97. дои : 10.1016/S0952-3278(03)00069-3. ПМИД  12895591.
3. Гоньи Ф, Алонсо А (2002). «Сфингомиелиназы: энзимология и мембранная активность». ФЭБС Летт . 531 (1): 38–46. дои : 10.1016/S0014-5793(02)03482-8. ПМИД  12401200.
4. Шарма, Рохит; Чисти, Юсуф; Банерджи, Уттам Чанд (2001). «Производство, очистка, характеристика и применение липаз». Достижения биотехнологии . 19 (8): 627–662. CiteSeerX 10.1.1.319.7729 . дои : 10.1016/S0734-9750(01)00086-6. PMID  14550014. S2CID  18615547. 
5. Винклер ФК; Д'Арси А; В. Хунцикер (1990). «Структура липазы поджелудочной железы человека». Природа . 343 (6260): 771–774. Бибкод : 1990Natur.343..771W. дои : 10.1038/343771a0. PMID  2106079. S2CID  37423900.
6. Винклер ФК; Д'Арси А; В. Хунцикер (1990). «Структура липазы поджелудочной железы человека». Природа . 343 (6260): 771–774. дои : 10.1038/343771a0. PMID  2106079. S2CID  37423900.
7. Шраг Дж., Циглер М. (1997). «Липазы и альфа/бета-гидролазная складка ». Методы Энзимол . Методы энзимологии. 284 : 85–107. дои : 10.1016/S0076-6879(97)84006-2. ISBN 978-0-12-182185-2. ПМИД  9379946.
8. Эгмонд, MR; Си Джей ван Беммель (1997). «Влияние структурной информации на понимание липолитической функции». Методы Энзимол . Методы энзимологии. 284 : 119–129. дои : 10.1016/S0076-6879(97)84008-6. ISBN 978-0-12-182185-2. ПМИД  9379930.
9. Уизерс-Мартинес С; Карьер Ф; Вергер Р; Буржуа Д; К. Камбийо (1996). «Панкреатическая липаза с активностью фосфолипазы А1: кристаллическая структура химерного белка 2, родственного панкреатической липазы, из морской свинки». Состав . 4 (11): 1363–74. дои : 10.1016/S0969-2126(96)00143-8 . ПМИД  8939760.
10. Брэди, Л.; А. М. Бжозовский; З.С. Деревенда; Э. Додсон; Г. Додсон; С. Толли; Дж. П. Туркенбург; Л. Кристиансен; Б. Хьюг-Йенсен; Л. Норсков; и другие. (1990). «Триада сериновых протеаз образует каталитический центр триацилглицеринлипазы». Природа . 343 (6260): 767–70. Бибкод : 1990Natur.343..767B. дои : 10.1038/343767a0. PMID  2304552. S2CID  4308111.
11. Лоу М.Э. (1992). «Остатки каталитического сайта и межфазное связывание липазы поджелудочной железы человека». J Биол Хим . 267 (24): 17069–73. дои : 10.1016/S0021-9258(18)41893-5 . ПМИД  1512245.
12. Шпигель С; Фостер Д; Р. Колесник (1996). «Передача сигнала через вторичные мессенджеры липидов». Современное мнение в области клеточной биологии . 8 (2): 159–67. дои : 10.1016/S0955-0674(96)80061-5 . ПМИД  8791422.
13. Тьёлкер Л.В.; Эберхардт С; Унгер Дж; Тронг Х.Л.; Циммерман Г.А.; Макинтайр ТМ; Стаффорини ДМ; Прескотт С.М.; П.В. Грей (1995). «Ацетилгидролаза фактора активации тромбоцитов плазмы представляет собой секретируемую фосфолипазу А2 с каталитической триадой». J Биол Хим . 270 (43): 25481–7. дои : 10.1074/jbc.270.43.25481 . ПМИД  7592717.
14. Раскрыт генетический код перхоти - BBC News
15. Афонсо С., Тулман Э., Лу З., Ома Э., Кутиш Г., Рок Д. (1999). «Геном энтомологов Melanoplus sanguinipes». Дж Вирол . 73 (1): 533–52. doi :10.1128/JVI.73.1.533-552.1999. ПМЦ 103860 . ПМИД  9847359. 
16. Жирод А, Вобус С, Задори З, Рид М, Лейке К, Тийссен П, Кляйншмидт Дж, Халлек М (2002). «Капсидный белок VP1 аденоассоциированного вируса типа 2 несет домен фосфолипазы А2, необходимый для инфекционности вируса». Джей Ген Вирол . 83 (Часть 5): 973–8. дои : 10.1099/0022-1317-83-5-973 . ПМИД  11961250.
17. Хубе Б, Штер Ф, Боссенц М, Мазур А, Кречмар М, Шафер В (2000). «Секретируемые липазы Candida albicans: клонирование, характеристика и анализ экспрессии нового семейства генов, насчитывающего не менее десяти членов». Арх. Микробиол . 174 (5): 362–374. дои : 10.1007/s002030000218. PMID  11131027. S2CID  2231039.
18. Лоу М.Э. (2002). «Триглицеридлипазы поджелудочной железы». J Липид Res . 43 (12): 2007–16. doi : 10.1194/jlr.R200012-JLR200. ПМИД  12454260.
19. Омим - Болезнь Вольмана
20. Семейный дефицит липопротеинлипазы - Домашний справочник генетики
21. Гилберт Б., Руи М., Григлио С., де Ламли Л., Лаплауд П. (2001). «Дефицит липопротеинлипазы (LPL): новая гомозигота пациента по преобладающей мутации Gly188Glu в гене LPL человека и обзор зарегистрированных мутаций: 75% сгруппированы в экзонах 5 и 6». Энн Жене . 44 (1): 25–32. дои : 10.1016/S0003-3995(01)01037-1. ПМИД  11334614.
22. Кренон I, Фоглиццо Э, Керфелек Б, Верин А, Пиньоль Д, Эрмосо Дж, Боникель Дж, Чапюс С (1998). «Белок типа I, связанный с панкреатической липазой: специализированная липаза или неактивный фермент». Белок англ . 11 (2): 135–42. дои : 10.1093/протеин/11.2.135 . ПМИД  9605548.
23. Де Каро Дж., Карьер Ф., Барбони П., Гиллер Т., Вержер Р., Де Каро А. (1998). «Белок 1, связанный с панкреатической липазой (PLRP1), присутствует в соке поджелудочной железы нескольких видов». Биохим Биофиз Акта . 1387 (1–2): 331–41. дои : 10.1016/S0167-4838(98)00143-5. ПМИД  9748646.
24. Гупта Р., Гупта Н., Рати П. (2004). «Бактериальные липазы: обзор производства, очистки и биохимических свойств». Appl Microbiol Biotechnol . 64 (6): 763–81. дои : 10.1007/s00253-004-1568-8. PMID  14966663. S2CID  206934353.
25. Пан К., Кайеда М., Мацумото Т., Кондо А., Фукуда Х. (2001). «Цельноклеточный биокатализатор для производства биодизельного топлива с использованием клеток Rhizopus oryzae, иммобилизованных в частицах носителя биомассы». Биохим Энг Дж . 8 (1): 39–43. дои : 10.1016/S1369-703X(00)00133-9. ПМИД  11356369.
26. Хардинг, КГ; Деннис, Дж.С.; фон Блотниц, Х; Харрисон, STL (2008). «Сравнение жизненного цикла неорганического и биологического катализа для производства биодизеля». Журнал чистого производства . 16 (13): 1368–78. doi : 10.1016/j.jclepro.2007.07.003.
27. Го Z, Сюй X (2005). «Новая возможность ферментативной модификации жиров и масел с промышленным потенциалом». Орг Биомол Хим . 3 (14): 2615–9. дои : 10.1039/b506763d. ПМИД  15999195.
28. Тейл, Фриц (1995). «Поддерживаемый липазой синтез биологически активных соединений». Химические обзоры . 95 (6): 2203–2227. дои : 10.1021/cr00038a017.
29. П. Каларитис, RW Regenye (1990). «Энантиомерно чистый этил (R)- и (S)-2-фторгексаноат по данным ферментативно-катализируемого кинетического разрешения». Орг. Синтез . 69 : 10. дои : 10.15227/orgsyn.069.0010.
30. Лео А. Пакетт, Мартин Дж. Эрл, Грэм Ф. Смит (1996). «(4R)-(+)-трет-Бутилдиметилсилокси-2-циклопентен-1-он». Орг. Синтез . 73 : 36. дои : 10.15227/orgsyn.073.0036.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
31. «(4R)-(+)-трет-БУТИЛДИМЕТИЛСИЛОКСИ-2-ЦИКЛОПЕНТЕН-1-ОН» . Органические синтезы . 73:36 . 1996. doi :10.15227/orgsyn.073.0036.
32. "Липаза - TheTest" . Лабораторные тесты онлайн . Проверено 12 мая 2014 г.
33. "Anthera Pharmaceuticals - Соллпура". Anthera Pharmaceuticals – Соллпура. Нп и Интернет. 21 июля 2015 г. <http://www.anthera.com/pipeline/science/sollpura.html. Архивировано 18 июля 2015 г. в Wayback Machine >.
34. Бустанджи, Ясир; Аль-Масри, Ихаб М; Мохаммед, Мохаммед; Худаиб, Мохаммед; Таваха, Халед; Тарази, Хамада; Алхатиб, Хатим С (2010). «Активность ингибирования панкреатической липазы трилактоновыми терпенами гинкго двулопастного». Журнал ингибирования ферментов и медицинской химии . 26 (4): 453–9. дои : 10.3109/14756366.2010.525509 . PMID  21028941. S2CID  23597738.

25. Гульзар Г. Биодеградация углеводородов с использованием различных видов бактерий и грибов. Опубликовано на международной конференции по биотехнологии и нейробиологии. CUSAT (Кочинский университет науки и технологий), 2003 г.

Внешние ссылки

• Липаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)